本文關(guān)鍵詞：面向智能變電站的瞬態(tài)磁場干擾測量技術(shù)研究

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【摘要】：隨著智能變電站的高速發(fā)展,二次設(shè)備逐漸遷移至一次設(shè)備近旁就地安裝,越來越多的智能化設(shè)備投入使用。在智能變電站緊湊的結(jié)構(gòu)下,這些二次設(shè)備極易受到近旁高壓設(shè)備的瞬態(tài)電磁干擾,造成保護裝置誤動作,二次設(shè)備損壞。智能變電站是堅強智能電網(wǎng)的基礎(chǔ),因此研究智能變電站瞬態(tài)電磁干擾的測量技術(shù),對于二次設(shè)備抗干擾和加速智能變電站的建設(shè)具有非常重大的意義。針對智能變電站瞬態(tài)磁干擾的特點,本文提出了一種實用新型的磁場測量技術(shù)和分析方法,并研制了一臺適合智能變電站瞬態(tài)磁場測量、分析和記錄的手持式儀器。首先分析了瞬態(tài)磁場干擾作用的原理,提出了使用單位面積感應(yīng)電動勢作為衡量磁場干擾能力的指標(biāo)。分析了TMR磁場測量技術(shù)的原理和優(yōu)點。該儀器使用TMR傳感器制作三維磁阻傳感器來作為瞬態(tài)磁場測量探頭。儀器主機采用FPGA+ARM的系統(tǒng)配置,完成高達40MHz采樣率的磁場數(shù)據(jù)采集與緩存。本文完成了信號調(diào)理通道、主控電路、電源系統(tǒng)、GPS等電路的設(shè)計,實現(xiàn)了三軸瞬態(tài)磁場的高速信號采集。完成了基于ARM的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計,實現(xiàn)三軸磁場實時顯示,設(shè)計了友好的人機交互界面,實現(xiàn)了大容量數(shù)據(jù)存儲、干擾度計算、GPS時間戳、USB通信等功能。整個儀器使用方便,便于攜帶,非常適合野外測量工作使用。儀器的量程為正負30Gs,交流通道帶寬為10Hz到1MHz,單軸校準測量誤差小于1%。對儀器的幅頻特性和線性度等指標(biāo)進行了測試,通過工頻穩(wěn)態(tài)磁場和脈沖磁場測試實驗驗證了儀器的測量性能,實驗證明該儀器可以很好的測量智能變電站的穩(wěn)態(tài)磁場,并對瞬態(tài)磁場干擾信號具有非常好的捕捉能力和測量能力。研究了儀器的抗干擾設(shè)計,并對儀器的抗干擾性能進行了測試。最后,本文分析了儀器的誤差模型,提出了針對三維傳感器的校準方法,并利用三維亥姆霍茲線圈對儀器進行了校準。
【關(guān)鍵詞】：智能變電扎 瞬態(tài)磁干擾 TMR 干擾度
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM63;TM76
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-13
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 未來發(fā)展趨勢13
• 1.3 本文主要工作13-15
• 第二章 測量原理及干擾度量化15-23
• 2.1 瞬態(tài)磁場測量方法15-21
• 2.1.1 常用磁場測量方法15-16
• 2.1.2 TMR傳感器16-18
• 2.1.3 TMR與AMR的實驗研究及比較18-21
• 2.2 干擾強度量化方法21-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計23-44
• 3.1 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計23-24
• 3.2 電源系統(tǒng)設(shè)計24-26
• 3.2.1 充電電路設(shè)計24-25
• 3.2.2 開關(guān)機電路設(shè)計25-26
• 3.2.3 系統(tǒng)各模塊電源設(shè)計26
• 3.3 探頭設(shè)計26-28
• 3.3.1 傳感器介紹26-27
• 3.3.2 探頭設(shè)計27-28
• 3.4 信號調(diào)理電路設(shè)計28-34
• 3.4.1 儀表放大器29-30
• 3.4.2 放大器電路設(shè)計30-31
• 3.4.3 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計31-34
• 3.4.4 抗混疊濾波器設(shè)計34
• 3.5 FPGA系統(tǒng)設(shè)計34-36
• 3.6 GPS電路設(shè)計36-38
• 3.7 ARM電路設(shè)計38-41
• 3.7.1 ARM芯片選型38
• 3.7.2 主控ARM電路設(shè)計38-39
• 3.7.3 從控ARM電路設(shè)計39-41
• 3.8 液晶驅(qū)動電路設(shè)計41-43
• 3.9 本章小結(jié)43-44
• 第四章 ARM軟件系統(tǒng)設(shè)計44-62
• 4.1 開發(fā)環(huán)境介紹44-45
• 4.2 軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計45-46
• 4.3 主控ARM程序設(shè)計46-53
• 4.3.1 底層驅(qū)動設(shè)計47-49
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集控制49-50
• 4.3.3 數(shù)據(jù)讀取50
• 4.3.4 界面設(shè)計50-51
• 4.3.5 波形顯示51-53
• 4.4 從控ARM軟件設(shè)計53-60
• 4.4.1 SD卡驅(qū)動設(shè)計54-58
• 4.4.2 FatFS文件系統(tǒng)58-60
• 4.5 雙機通信模塊設(shè)計60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 第五章 系統(tǒng)測試及校準62-76
• 5.1 調(diào)試及安裝62-65
• 5.1.1 系統(tǒng)調(diào)試62-64
• 5.1.2 儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計64-65
• 5.2 儀器性能測試65-68
• 5.2.1 主機帶寬測試65-66
• 5.2.2 主機增益及線性度測試66
• 5.2.3 工頻磁場測量實驗66-67
• 5.2.4 瞬態(tài)磁場測量實驗67-68
• 5.3 儀器校準68-75
• 5.3.1 傳感器誤差模型69-71
• 5.3.2 校準方法71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76
• 6.2 工作展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果82-83

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